JPH0582844B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0582844B2
JPH0582844B2 JP60171001A JP17100185A JPH0582844B2 JP H0582844 B2 JPH0582844 B2 JP H0582844B2 JP 60171001 A JP60171001 A JP 60171001A JP 17100185 A JP17100185 A JP 17100185A JP H0582844 B2 JPH0582844 B2 JP H0582844B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cellulose
acid
glucose
pressure vessel
impregnated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60171001A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS61106601A (ja
Inventor
Ei Derongu Edowaado
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of JPS61106601A publication Critical patent/JPS61106601A/ja
Publication of JPH0582844B2 publication Critical patent/JPH0582844B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B15/00—Preparation of other cellulose derivatives or modified cellulose, e.g. complexes
    • C08B15/02—Oxycellulose; Hydrocellulose; Cellulosehydrate, e.g. microcrystalline cellulose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13K—SACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
    • C13K1/00—Glucose; Glucose-containing syrups
    • C13K1/02—Glucose; Glucose-containing syrups obtained by saccharification of cellulosic materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、リグノセルロース原料から一様重合
度微結晶性セルロース及びグルコースを製造する
方法に関する。
より詳細には、本発明は、爆発的減圧反応器を
用いてリグノセルロース原料から一様重合度微結
晶性セルロース及びグルコースを製造することに
関する。セルロース及びヘミセルロースからリグ
ニンの分離を可能とし、そのようにして製造され
た生成物に関する本発明者らの発明（カナダ特許
第1096374号と第1141376号）以前には、リグノセ
ルロース原料中のセルロースから未崩壊の化学反
応性リグニン及びヘミセルロースを明確に分離す
る経済的に実施可能な方法は知られていなかつ
た。したがつて、従来、リグノセルロースバイオ
マスの酸加水分解は原料を複合体として処理する
ことによつて行われてきた。
本明細書において、「リグノセルロース原料」
とは、カラスムギの外皮、トウモロコシの茎、バ
ガス、小麦わら、カラスムギわら、大麦わら及び
各種の樹木、特に広葉樹といつた植物成長材料の
ことである。
リグノセルロース原料は３種の主要化学成分−
リグニン、ヘミセルロース及びセルロース−をほ
ぼ次の割合で含有して成り、さらに灰分と微量元
素を含有する： 広葉樹： リグニン 21％ ヘミセルロース 24％ セルロース 48％ 一年生植物原料（わら、バガス等） リグニン 15％ ヘミセルロース 31％ セルロース 46％ セルロース及びヘキセルロースはいずれも炭水
化物である。セルロースは自然に最も豊富に存在
する化学物質であり、ヘミセルロースが２番目
で、リグニンが３番目である。セルロースは６炭
（グルコース）糖分子から成る。一年生植物及び
広葉樹に含まれたヘミセルロースのキシラン成分
（約70％）は５炭（キシロース）糖分子から主と
して成る。リグニンは石油及びガス中に存在する
フエノール、ベンゼン、プロパン等といつた多種
類の化学成分から成る複合無定形分子である。リ
グノセルロース複合物中のこれら３種の物質の機
能は次の通りである。
−リグノセルロース繊維の中心部はセルロースか
ら主として成る。セルロースは繊維構造体中の
骨格である。セルロースは樹木又は植物の組織
を支持する結晶性の束として存在する。
−ヘミセルロース及びリグニンは架橋してセルロ
ース骨格を取り巻くマトリツクスを形成し、ガ
ラス繊維複合体における樹脂のように構造体を
一体に保持する。
このリグニン／ヘミセルロースマトリツクスが
微生物の侵入に対する自然の保護となつている。
このマトリツクスはまた材料を耐水性にしてい
る。
カナダ特許第1096374号及び同第1141376号の開
示を適用することにより、リグニンとヘミセルロ
ースのいずれをも実質的に劣化させることなく、
これらの化学成分間の架橋をいかに破壊するかと
いう、科学者及び技術者を100年以上にわたつて
困らせていた問題が解決された。リグノセルロー
ス原料中の分子間架橋が一旦切断されると、緩
（mild）有機溶剤又は弱水酸化ナトリウムを用い
てリグノセルロース原料をその３主要化学成分
（リグニン、ヘミセルロース及びセルロース）ら
分けることは比較的簡単である。
この予測結果は本発明の次の工程により達成さ
れる。
(a) 分砕し、さらした湿潤状態のリグノセルロー
ス原特を弁付き出口を有する圧力容器に充填
し、 (b) 弁を閉じたまま、圧力容器に400〜700psiの
圧力の蒸気を急速に充満させ、加圧蒸気により
実質的に全てのリグノセルロース原料を60秒以
内に185℃〜240℃の範囲の温度に上げ、リグノ
セルロース原料を熱軟化させて塑性状態にし、 (c) 前記塑性状態が得られたら直ちに、弁付き出
口を開放し、塑性状態にあるリグノセルロース
原料を圧力容器の出口から大気中へ爆発的に放
出させることにより、リグノセルロース原料が
粒子状となつて出口から出てその結果、この原
料中のリグニンが実質的に１〜10μｍの粒子と
なり、かつセルロース及びヘミセルロースから
分離可能となり、粒子状リグニン、ヘミセルロ
ース及びセルロースがポツテイングソイル
（potting soil）の外観を有する分離状態で一緒
に存在し、リグニンの大部分がメタノール又は
エタノールに可溶性でかつ熱可塑性となり、セ
ルロースが結晶性アルフアセルロースミクロフ
イブリルの状態となり、かつ微生物及び酵素に
よる消化又は転化に適したものとなるように
し、 (d) エタノール、メタノールといつた緩有機溶剤
又は弱水酸化ナトリウム溶液を用いて室温で混
合物からリグニンを抽出した後、過を行い、
ついで、 (e) 残りの物質をセルロースとヘミセルロースと
に分離するために、ヘミセルロースを弱（１重
量％）水酸化ナトリウム溶液中で、所望の抽出
時間によつて選択される温度が異なるが、50〜
100℃で溶解する。
あるいは、工程(d)と(e)とは次の工程で行うこ
とができる、 (f) 爆発的に放出された全原料から温水（50℃）
で２時間ヘミセルロースを抽出後、過し、つ
いで、 (g) エタノール、メタノールといつた緩有機溶剤
又は弱（0.1N）水酸化ナトリウム溶液を用い
て室温でリグニンを抽出し、過後、高純度の
セルロース分画を残す。
得られる各画分（各化学的成分）は極めて純度
が高く、大部分が天然又は未劣化の状態にある。
リグニンは無定形であり、ヘミセルロースマトリ
ツクスから単離されると、化学的に非常に敏感で
ある。リグニンは弱酸性溶液中で、リグニンのガ
ラス転移温度約125℃、又はそれ以下の温度（含
水量によつて所要温度は異る）で容易に加水分解
する。同様に、ヘミセルロースのキシラン成分も
無定形であり、リグニンに比べて化学的にごくわ
ずかに耐性があるに過ぎない。このキシラン成分
は弱酸性溶液中で、ガラス転移点の165℃又はそ
の付近の温度（やはり含水量によつて異なる）で
極めて容易に加水分解する。他方、セルロースは
化学的に一層頑丈であり、他の２つに比べて加水
分解しにくいが、ガラス転移温度の234℃又はそ
れよりわずかに高い温度では弱酸性溶液中に極め
て容易に加水分解する。
爆発的工程を受けなかつたリグノセルロース原
料が複合体として酸加水分解されると、酸はまず
一層敏感な無定形成分（リグニン及びキシラン）
と反応する。これらは、結晶性セルロースが加水
分解される前に、通常黒液と呼ばれるものへの化
学的供給原料としての経済的有価物以上に崩壊さ
れる。さらに、複合体のミクロ構造は水及びその
他の液体に対して抵抗性があるので、木材チツプ
又はその他の未処理供給原料は酸の滲透に抵抗
し、したがつてチツプの外側から中心に向つて加
水分解する傾向を示す。こうして、チツプの外側
から最初に生成したグルコースは、チツプの内部
からグルコースが解放される前に崩壊される。こ
のことが、リグノセルロース原料の酸加水分解に
よるグルコースの収率が理論収率の50％以下に制
限されてきた基体的な理由である。
セルロースミクロフイブリルは、セルロースの
無定形領域によつて、次の微結晶によつて取巻か
れ、つながつているセルロース微結晶から構成さ
れている。今回判明したことであるが、この無定
形セルロースは、微結晶をグルコースに加水分解
する場合に比べて、時間、温度及び酸濃度がゆる
やかな条件下でグルコースに加水分解する。この
ため、適当な条件下では、グルコース溶液中で微
結晶セルロースを生成させることが可能であるこ
とが判明した。
本発明によれば、リグノセルロース原料から一
様重合度微結晶性セルロース及びクルコースを製
造する方法が提供され、この方法は次の工程から
成る： (a) 分砕し、さらした湿潤状態のリグノセルロー
ス原料を弁付きオリフイスを有する圧力容器に
充填し、 (d) 圧力容器に400〜700psiの圧力の蒸気を急速
に充満させ、加圧蒸気により全てのリグノセル
ロース原料を60秒以内に185〜240℃の範囲の温
度に上げ、リグノセルロース原料を熱軟化させ
て塑性状態にし、 (c) 塑性状態が得られたら直ちに、弁付き出口を
開放し、塑性状態にあるリグノセルロース原料
を圧力容器の出口から大気中へ爆発的に放出さ
せることにより、リグノセルロース原料が粒子
状となつて出口から出て、その結果、この原料
中のリグニンが実質的に１〜10μｍの粒子とな
り、かつセルロース及びヘミセルロースから分
離可能となり、粒子状リグニン、ヘミセルロー
ス及びセルロースがポツテイングソイルの外観
を有する分離状態で一緒に存在し、リグニンの
大部分がメタノール又はエタノールに可溶性で
かつ熱可塑性となり、セルロースが微結晶性ア
ルフアセルロースミクロフイブリルの状態とな
り、かつ微生物及び酵素による消化又は転化に
適したものとなるようにし、 (d) 粒子状原料中のセルロースをリグニン及びヘ
ミセルロースから分離し、 (e) 分離したセルロースを、硫酸、塩酸及び亜硫
酸から成る群から選ばれた少なくとも１種の酸
溶液中に、酸がセルロース内に均一に分布する
まで浸漬した後、セルロースを、セルロースの
重量に対し0.05％〜2.0％の範囲の濃度の酸で
含浸させたままにしてセルロースの含水量を減
少させ、 (f) 酸含浸セルロースを弁付き出口を有する圧力
容器に充填し、 (g) 圧力容器に300〜700psiの圧力の蒸気を急速
に充満させ、加圧蒸気により実質的に全ての酸
含浸セルロース原料を60秒以内に185〜240℃の
範囲の温度に上げ、加水分解及び熱軟化により
グルコース単位を結合している分子内結合を弱
めてセルロースを生成させ、 (h) 弁付き出口を開放し、酸含浸セルロースを圧
力容器の出口から大気中へ爆発的に放出させる
ことにより、セルロースの分子内架橋を切断
し、加水分解された酸含浸セルロースを解重合
して、そこからセルロースとグルコース溶液と
の混合物を生成させ、また爆発的放出により放
出物質の温度を100℃以下に低下させて、セル
ロースの解重合及びグルコースの崩壊がさらに
進むのを防ぎ、ついで (i) グルコース溶液及び残留セルロースの酸度を
中和する。
したがつて、本発明によれば、カナダ特許第
1096374号及び同第1141376号に開示された方法を
リグノセルロース原料に適用し、得られた生成物
からセルロースを分離すると、セルロースは極め
て小さな（直径20〜50μｍ、長さ１又は２mm）セ
ルロースフイブリルの状態となることが今や判明
した。このフイブリルは爆発的減圧の機械的作用
により膨張し、かつてリグニンとヘミセルロース
とが存在していた空所で、硫酸、塩酸及び亜硫酸
から成る群から選ばれた酸が容易に浸透し得る空
所を残す。さらに、本発明によれば、セルロース
が湿分で湿潤されていると、酸予備浸漬により原
料全体にわたつてセルロースの各分子に酸が吸い
上げられ、均一に分布される。これにより、酸に
対するセルロースの易接近性の問題及びセルロー
ス全体にわたり酸の均一に分布される問題が解決
されることが判明した。
本発明のいくつかの態様において、酸含浸セル
ロースの含水量はセルロースの重量の20〜80％の
範囲のレベルに減少させることができる。これは
機械的脱水により達成することができる。脱水す
ることにより、蒸気でセルロースを加熱すること
が容易となり、圧力容器内に過剰の水が存在する
のを防ぐことができる。好ましくは、含水量は可
能な限り減少される。脱水された酸含浸セルロー
スは次いで、圧力容器に充填され、含水量によつ
て300psi〜700psiの圧力の高圧蒸気が装填され、
原料を、温度と酸濃度によつて異なるが、60秒以
内、好ましくは45秒以内に185〜240℃の温度に上
げる所望の温度に達したら、酸含浸セルロースは
大気中へ爆発的に放出される。好ましくは、残留
セルロースはすべて、グルコース溶液から別さ
れる。
本発明のいくつかの態様においては中和された
最終性生成物をセルロースの無定形成分からのグ
ルコースと、セルロースの結晶性アルフアセルロ
ース画分からの一様重合度微結晶性セルロースと
の混合物とする場合、セルロースは、セルロース
の重量に対し0.05％〜1.0％の濃度の酸で含浸さ
れ、圧力容器を蒸気で350〜550psiの圧力まで急
速に充填し、酸含浸セルロースは60秒以内に200
〜225℃の範囲の温度まで上つた後、大気へ爆発
的に放出される。
目的の生成物がグルコースと一様重合度微結晶
性アルフアセルロースとの混合物である場合、塩
酸を用いてセルロースに含浸し、300〜450psiの
範囲の圧力の蒸気でセルロースを処理するのが好
ましい。他方、目的生成物が実質的に純粋なグル
コースに含浸し、400〜700psiの範囲の圧力の蒸
気でセルロースを処理するのが好ましい。
本発明のいくつかの態様においては中和された
最終生成物をセルロースの無定形成分からのグル
コースとセルロースの結晶性アルフアセルロース
画分からの一様重合度微結晶性アルフアセルロー
スとの混合物とする場合、セルロースは、セルロ
ースの重量に対し約0.2％の濃度の塩酸で含浸さ
れ、圧力容器を約450psiの圧力の蒸気で急速に充
満し、酸含浸セルロースを45秒以内に約215℃の
温度に上げた後、大気中へ爆発的に放出させる。
本発明のさらに別の態様においては最終生成物
を実質的にすべてグルコースとする場合、圧力容
器を400〜700psiの範囲の圧力の蒸気で急速に充
満し、セルロースの重量に対し0.5％〜1.5％の範
囲のレベルに硫酸で含浸されているセルロースを
60秒以内に215〜240℃の範囲の温度に上げた後、
大気中へ爆発的に放出させる。
本発明の別の態様においては最終生成物を実質
的にすべてグルコースとする場合、圧力容器を約
650psiに圧力の蒸気で急速に充満し、セルロース
の重量に対し約1.0％のレベルに硫酸で含浸され
ているセルロースを45秒以内に約234℃の温度に
上げる。次いで圧力容器の内容物を大気中へ爆発
的に放出させる。
好ましくは、比較的低温のセルロース原料に高
圧蒸気が接触して生成する凝縮物は、生成され次
第、圧力容器の底部から除去される。
いずれの残留セルロースも酵素で処理してクル
コースに転化させるか、圧力容器内で再処理する
ことができる。
本発明の実施態様を示す添付の図面において、
第１図は弁付き出口を有する圧力容器の側断面図
である。
第１図には、図示の態様（１は装置全体を表わ
す。）では押出しダイ出口６となつている弁付き
出口を有する圧力容器２と、押出しダイ密閉プラ
グ３０と、装填用端部密閉フラツプ８と、蒸気入
口オリフイス１０〜１２が示されている。圧力容
器２はダイ４へ通じるくびれ部分１４と温度計
（図示せず）用の挿入口１６，１８とを有する。
ダイ出口６を含む圧力容器２の先方端にはフラ
ンジ２０があり、下流方向に横断面積が徐々に減
少する弯曲衝突管２２はフランジ２６を備えたイ
ピンドル入口スリーブ２４を有する。空気ラム２
８はフランジ２６に取付けられていて、ラム２８
のスピンドル３２上に設けたダイ密閉プラグ３０
を有する。出口弁３３を有する凝縮物排出タンク
３１が設けられているので、凝縮物が生成される
と、これを除去することが可能である。
圧力容器２の後方端３４は、残りの部分に対し
てフランジ３６，３８によつてシールされ、ヒン
ジ４０によりヒンジされた装填用端部密閉フラツ
プ８を有し、クランプ４２によつてシール可能で
ある。後方端３４には逃し安全弁４４がある。
第１図に示した圧力容器は前記した方法におい
て、分割したリグノセルロース原料を加圧し、爆
発的に放出させる初期段階と、酸含浸セルロース
フイブリルを加圧し、爆発的に放出させる後の段
階とのいずれにおいても使用することができる。
操作に当つては、装填用端部密閉フラツプ８が
開かれ、ダイ密閉プラグ３０がダイ出口４を閉鎖
した状態で圧力容器２に粉砕状態のリグノセルロ
ース原料が装填される。ロツド（図示せず）を用
いてリグノセルロース原料が圧力容器２に充填さ
れる。
圧力容器２にリグノセルロース原料が完全に充
満したら、ダイ密閉プラグ３０が空気ラム２８に
よりシールされ、密閉プラグ８はクランプ４２に
より後方端に対してシールされ、次いで圧力容器
には、リグノセルロース原料の温度は60秒以内に
185〜240℃の温度に上昇させて、リグノセルロー
ス原料を熱軟化させて塑性状態とするのに足る温
度で、400〜700psiの範囲の圧力の蒸気が蒸気原
（図示せず）から蒸気入口オリフイス１０〜２０
に蒸気を噴射することによつて充満される。挿入
口１６，１８に入れた温度計（図示せず）を用い
て圧力容器２内のリグノセルロース原料の温度を
監視して、リグノセルロース原料の温度が選択し
た温度に達する時期が決定される。
圧力容器２内のリグノセルロース原料が所望の
温度に達したら直ちに、空気ラム２８が作動され
て密閉プラグ３０を撤退させ、ほぼ同時にダイ出
口４を大気中に開放し、したがつてリグノセルロ
ース原料は塑性化状態で押出し圧力下にダイ出口
４から押出され、好ましくは数ミリ秒の間に弯曲
衝突管２２に沿つて大気中へ放出される。大気中
へのこの急激な解放により塑性化状態のリグノセ
ルロース原料は爆発的に放出させ、ポツテイング
ソイルの外観を有する粒子状物質が生成し、この
物質は爪を褐色に汚染し、水中に石のように沈降
するほど大きな比重をもつている。弯曲衝突管を
不可欠のものではないが、押出力の一部を利用し
て、押出しによつて得られる粉砕に加えてリグノ
セルロース原料をさらに粉砕することは有利であ
る。
次いで、前記の方法によりセルロースが粒子状
生成物から分離される。セルロースは次に硫酸、
塩酸又は亜硫酸に浸漬され、含水量が減少され
る。
次に、圧力容器２の装填用端部密閉フラツプ８
が開放され、ダイ密閉プラグ３０と弁３３とを閉
じたまま圧力容器に酸含浸セルロース装填され
る。
圧力容器２に酸含浸セルロースが完全に充満し
たら、ダイ密閉プラグ３０が空気ラム２８により
シールされ、密閉プラグ８がクランプ４２により
後方端３４に対してシールされ、次いで圧力容器
に300psi〜700psiの間の圧力の蒸気を充満させ、
60秒以内、好ましくは45秒以内に、原料を含水量
とセルロースに含浸させた酸溶液のPHにより異な
るが、185〜240℃の温度にセルロースを昇温させ
る。挿入口１６，１８に入れた温度計（図示せ
ず）を用いて酸含浸セルロースの温度を監視し
て、セルロースが選択された温度に達した時期が
決定される。
圧力容器内のセルロースが所望の温度に達した
ら直ちに、弁付き出口が開放され、原料が圧力容
器の出口から大気中へ爆発的に放出される。
含浸段階で使用される酸の割合は、使用される
温度、その温度に達するまでの時間及び含浸セル
ロースの含水量によつて異なる。いかなる場合
も、酸濃度は原料の乾燥重量に対し２％より高く
はなく、通常はこれによりずつと低い。この工程
の目的は、酸加水分解と熱とにより、グルコース
単位を結合している分子内結合を弱めてセルロー
スを生成させることである。加水分解と、瞬間的
減圧及び出口から排出によつて生じる機械的シヨ
ツクとの組み合わせによりこれらの結合が破壊さ
れ、高濃度のグルコースが生成し、同時に圧力が
大気中まで低下し、したがつて温度が100℃以下
に低下し、これによりさらに化学的加水分解が抑
制される。
次いで、得られた生成物は適当な塩基により中
和され、過されて残留セルロースが除去され、
このセルロースは前記の通り利用されるか、第２
の処理のために圧力容器にもどされるか、グルコ
ースまで完全に転化させるように酵素加水分解工
程に通される。
反応器に蒸気が導入された後の最初の数秒の間
に、比較的低温のセルロース原料との接触によ
り、液体凝縮物が生成する。この凝縮物は、セル
ロース原料の含水量と出発温度とによつて異なる
が、セルロース原料の10〜30％を被覆し、浸漬セ
ルロース原料の適当な処理を妨害する。この凝縮
物を生成次第除去するためのタンク３１は工程の
能力を実質的に改善する。
【図面の簡単な説明】
図は本発明方法を実施するための弁付き出口を
有する圧力容器の側断面図である。 １……装置全体、２……圧力容器、４……ダイ
又はダイ出口、６……ダイ出口、８……装填用端
部密閉フラツプ、１０〜１２……蒸気入口オリフ
イス、１４……くびれ部分、１６，１８……温度
計挿入口、２０，２６，３６，３８……フラン
ジ、２２……弯曲衝突管、２４……スピンドル入
口スリーブ、２８……空気ラム、３０……押出し
ダイ密閉プラグ、３１……凝縮物排出タンク、３
２……スピンドル、３３……出口弁、３４……圧
力容器２の後方端、４０……ヒンジ、４２……ク
ランプ、４４……安全弁。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 分砕し、さらした、湿潤状態のリグノセ
    ルロース原料を弁付き出口を有する圧力容器に
    充填し、 (b) 弁を閉じたまま、圧力容器に400〜700psiの
    圧力の蒸気を急速に充満させ、加圧蒸気により
    実質的に全てのリグノセルロース原料を60秒以
    内に185〜240℃の範囲の温度に上げ、リグノセ
    ルロース原料を熱軟化させて塑性状態にし、 (c) 前記塑性状態が得られたら直ちに、弁付き出
    口を開放し、塑性状態にあるリグノセルロース
    原料を圧力容器の出口から大気中へ爆発的に放
    出させることにより、リグノセルロース原料が
    粒子状で出口から出て、その結果、この原料中
    にリグニンが実質的に１〜10μｍの範囲の粒子
    となり、且つセルロース及びヘミセルロースか
    ら分離可能となり、粒子状リグニン、ヘミセル
    ロース及びセルロースがポツテイングソイルの
    外観を有する分離状態で一緒に存在し、リグニ
    ンの大部分がメタノール又はエタノールに可容
    性でかつ熱可塑性となり、セルロースが結晶性
    アルフアセルロースミクロフイブリルの状態と
    なり、かつ微生物及び酵素による消化又は転化
    に適したものとなるようにし、 (d) この粒子状原料中のセルロースをリグニン及
    びヘミセルロースから分離し、 (e) 分離したセルロースを、硫酸、塩酸及び亜硫
    酸から成る群から選ばれた少なくとも１種の酸
    溶液中に、酸がセルロース内に均一に分布する
    まで浸漬した後、セルロースを、セルロースの
    重量に対し0.05％〜2.0％の範囲の濃度の酸で
    含浸させたままにしてセルロースの含水量を減
    少せしめ、 (f) この酸含浸セルロースを弁付き出口を有する
    圧力容器に充填し、 (g) 圧力容器に300psi〜700psiの圧力の蒸気を急
    速に充満させ、加圧蒸気により実質的に全ての
    酸含浸セルロース原料を60秒以内に185〜240℃
    の範囲の温度に上げ、加水分解及び熱軟化によ
    りグルコース単位を結合している分子内結合を
    弱めてセルロースを生成させ、 (h) 弁付き出口を開放して前記酸含浸セルロース
    を圧力容器の出口から大気中へ爆発的に放出さ
    せることにより、セルロースの分子内架橋を切
    断し、加水分解された酸含浸セルロースを解重
    合して、そこからセルロースとグルコース溶液
    との混合物を生成させると共に、爆発的放出に
    より放出物質の温度を100℃以下に低下させて、
    セルロースの解重合及びグルコースの崩壊がさ
    らに進むのを防ぎ、ついで、 (i) このグルコース溶液及び残留セルロースの酸
    度を中和する、 ことを特徴とするリグノセルロース原料から一様
    重合度微結晶性セルロース及びグルコースを製造
    する方法。 ２ 残留セルロースをグルコース溶液から別す
    る特許請求の範囲第１項の方法。 ３ 酸含浸セルロースは、圧力容器に充填される
    前に、セルロースの重量に対し20％〜80％の範囲
    に含水量のレベルが低下される特許請求の範囲第
    １項の方法。 ４ 最終生成物が、セルロースの無定形成分から
    のグルコースと、セルロースの結晶性アルフアセ
    ルロース画分からの一様重合度微結晶性セルロー
    スとの混合物であり、セルロースは、セルロース
    の重量に対し0.05％〜1.0％の濃度の酸で含浸さ
    れ、圧力容器が蒸気で350psi〜550psiの圧力まで
    急速に充填され、酸含浸セルロースが60秒以内に
    200℃〜225℃の範囲の温度に昇温される特許請求
    の範囲第１項の方法。 ５ 最終生成物が、セルロースの無定形成分から
    のグルコースとセルロースの結晶性アルフアセル
    ロース画分からの一様重合度微結晶性アルフアセ
    ルロースとの混合物であり、セルロースは、セル
    ロースの重合に対し約0.2％の濃度の塩酸で含浸
    され、圧力容器が約450psiの圧力の蒸気で急速に
    充満され、酸含浸セルロースが45秒以内に約215
    ℃に温度に昇温される特許請求の範囲第１項の方
    法。 ６ 最終生成物が実質的に全てグルコースであ
    り、圧力容器に400psi〜700psiの範囲の圧力の蒸
    気が急速に充満され、セルロースの重量に対し
    0.5％〜1.5％範囲のレベルに硫酸で含浸されてい
    るセルロースが60秒以内に215℃〜240℃の範囲の
    温度に昇温される特許請求の範囲第１項の方法。 ７ 最終生成物が実質的に全てグルコースであ
    り、圧力容器に約650psiの圧力の蒸気が急速に充
    満され、セルロースの重量に対し約１％のレベル
    に硫酸で含浸されているセルロースが約45秒以内
    に約243℃の温度に昇温さる特許請求の範囲第１
    項の方法。 ８ 液体凝縮物が生成すると圧力容器の底部から
    除去される特許請求の範囲第１項の方法。 ９ 残留セルロースに対して工程(e)〜(i)がくり返
    される特許請求の範囲第１項の方法。 １０ 残留セルロースが酵素で処理されてグルコ
    ースに転化される特許請求の範囲第１項の方法。
JP60171001A 1984-08-02 1985-08-02 リグノセルロ−ス原料から一様重合度微結晶性セルロ−ス及びグルコ−スを製造する方法 Granted JPS61106601A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA460236 1984-08-02
CA000460236A CA1198703A (en) 1984-08-02 1984-08-02 Method of producing level off d p microcrystalline cellulose and glucose from lignocellulosic material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61106601A JPS61106601A (ja) 1986-05-24
JPH0582844B2 true JPH0582844B2 (ja) 1993-11-22

Family

ID=4128451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60171001A Granted JPS61106601A (ja) 1984-08-02 1985-08-02 リグノセルロ−ス原料から一様重合度微結晶性セルロ−ス及びグルコ−スを製造する方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4645541A (ja)
EP (1) EP0170530B1 (ja)
JP (1) JPS61106601A (ja)
AT (1) ATE44770T1 (ja)
CA (1) CA1198703A (ja)
DE (1) DE3571649D1 (ja)

Families Citing this family (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4699124A (en) * 1985-06-28 1987-10-13 Power Alcohol, Inc. Process for converting cellulose to glucose and other saccharides
CA1275286C (en) * 1986-05-29 1990-10-16 Edward A. Delong Method for extracting the chemical components from dissociated lignocellulosic material
US4927654A (en) * 1987-07-23 1990-05-22 The Nutrasweet Company Water soluble bulking agents
DE3729428A1 (de) * 1987-09-03 1989-03-16 Werner & Pfleiderer Verfahren und vorrichtung zur hydrolytischen spaltung von cellulose
US4908099A (en) * 1988-09-19 1990-03-13 Delong Edward A Process to dissociate and extract the Lignin and the Xylan from the primary wall and middle lamella or lignocellulosic material which retains the structural integrity of the fibre core
ATE217014T1 (de) * 1991-02-21 2002-05-15 Genencor Int Verfahren zur umwandlung von cellulosematerial in kristalline cellulose
US5597714A (en) * 1993-03-26 1997-01-28 Arkenol, Inc. Strong acid hydrolysis of cellulosic and hemicellulosic materials
US5562777A (en) * 1993-03-26 1996-10-08 Arkenol, Inc. Method of producing sugars using strong acid hydrolysis of cellulosic and hemicellulosic materials
DE4342442C2 (de) * 1993-12-13 1996-11-21 Akzo Nobel Nv Verfahren zur Herstellung von Level-off DP Cellulose (LODP Cellulose) und ihre Desaggregierung zu mikrokristalliner Cellulose
US5846787A (en) * 1994-07-11 1998-12-08 Purdue Research Foundation Office Of Technology Transfer Processes for treating cellulosic material
DE19637909A1 (de) * 1996-09-18 1998-03-19 Infan Ingenieurgesellschaft Fu Verfahren zur Verwertung von Altholz
US5769934A (en) * 1997-01-15 1998-06-23 Fmc Corporation Method for producing microcrystalline cellulose
US6228213B1 (en) 1997-09-19 2001-05-08 University Of Nebraska-Lincoln Production of microcrystalline cellulose by reactive extrusion
US5876505A (en) * 1998-01-13 1999-03-02 Thermo Fibergen, Inc. Method of producing glucose from papermaking sludge using concentrated or dilute acid hydrolysis
EP1066109A1 (de) * 1998-03-13 2001-01-10 Rhodia Acetow GmbH Vorrichtung, verfahren und druckreaktor zur behandlung von feststoffen mit verflüssigten gasen unter druck
AU7421698A (en) * 1998-05-14 1999-12-06 Kemestrie Inc. Process for preparing a high purity chemical-free microcrystalline cellulose from a chemically produced cellulose
KR100306040B1 (ko) * 1998-09-14 2001-11-14 김충섭 화학적으로 전처리된 섬유성 물질의 초임계이산화탄소 다중 폭쇄에 의한 미세 구조 변환 방법
US6372085B1 (en) 1998-12-18 2002-04-16 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Recovery of fibers from a fiber processing waste sludge
US6413362B1 (en) 1999-11-24 2002-07-02 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Method of steam treating low yield papermaking fibers to produce a permanent curl
KR20010100017A (ko) 1998-12-30 2001-11-09 로날드 디. 맥크레이 화학물질을 첨가하는 증기 폭발 처리
CA2427397A1 (en) * 2000-11-03 2002-05-10 Kemestrie Inc. Process for producing low dp microcrystalline cellulose
JP2003055484A (ja) * 2001-08-23 2003-02-26 Unitika Ltd ポリ乳酸系フィルムの保管方法
US20030089465A1 (en) * 2001-11-02 2003-05-15 David Schaible Process for producing microcrystalline cellulose
WO2004005608A1 (en) * 2002-07-02 2004-01-15 Andritz, Inc. Solvent pulping of biomass
US7364642B2 (en) * 2003-08-18 2008-04-29 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Recycling of latex-containing broke
JP4522797B2 (ja) * 2004-09-07 2010-08-11 月島機械株式会社 リグノセルロースの前処理方法及びエタノール製造方法
WO2009046283A1 (en) * 2007-10-05 2009-04-09 University Of Georgia Research Foundation, Inc. Apparatus and methods for treating biomass
FI20085275L (fi) * 2008-04-02 2009-10-09 Hannu Ilvesniemi Menetelmä biomassan käsittelemiseksi
US8546560B2 (en) * 2008-07-16 2013-10-01 Renmatix, Inc. Solvo-thermal hydrolysis of cellulose
CN102239184B (zh) * 2008-07-16 2014-07-23 瑞恩麦特克斯股份有限公司 使用一种或多种超临界流体从生物质萃取糠醛和葡萄糖的方法
CA2638159C (en) * 2008-07-24 2012-09-11 Sunopta Bioprocess Inc. Method and apparatus for treating a cellulosic feedstock
US8915644B2 (en) 2008-07-24 2014-12-23 Abengoa Bioenergy New Technologies, Llc. Method and apparatus for conveying a cellulosic feedstock
CA2650913C (en) * 2009-01-23 2013-10-15 Sunopta Bioprocess Inc. Method and apparatus for conveying a cellulosic feedstock
US9127325B2 (en) 2008-07-24 2015-09-08 Abengoa Bioenergy New Technologies, Llc. Method and apparatus for treating a cellulosic feedstock
CA2638150C (en) * 2008-07-24 2012-03-27 Sunopta Bioprocess Inc. Method and apparatus for conveying a cellulosic feedstock
CA2638157C (en) * 2008-07-24 2013-05-28 Sunopta Bioprocess Inc. Method and apparatus for conveying a cellulosic feedstock
CA2638160C (en) * 2008-07-24 2015-02-17 Sunopta Bioprocess Inc. Method and apparatus for conveying a cellulosic feedstock
CA2650919C (en) * 2009-01-23 2014-04-22 Sunopta Bioprocess Inc. Method and apparatus for conveying a cellulosic feedstock
WO2011028554A1 (en) 2009-08-24 2011-03-10 Abengoa Bioenergy New Technologies, Inc. Method for producing ethanol and co-products from cellulosic biomass
BR112012009802A2 (pt) * 2009-10-26 2016-11-22 Stora Enso Oyj processo para a produção de celulose microfibrilada e celulose microfibrilada produzida de acordo com o processo
CA2769746C (en) 2010-01-19 2013-10-15 Renmatix, Inc. Production of fermentable sugars and lignin from biomass using supercritical fluids
US8568533B2 (en) * 2011-05-04 2013-10-29 Renmatix, Inc. Multistage cellulose hydrolysis and quench with or without acid
US8801859B2 (en) 2011-05-04 2014-08-12 Renmatix, Inc. Self-cleaning apparatus and method for thick slurry pressure control
AU2012250575B2 (en) 2011-05-04 2015-03-26 Renmatix, Inc. Lignin production from lignocellulosic biomass
US8317928B1 (en) 2011-05-04 2012-11-27 Renmatix, Inc. Lignin production from lignocellulosic biomass
RU2603957C2 (ru) 2011-05-13 2016-12-10 Стора Энсо Ойй Способ обработки целлюлозы и целлюлоза, обработанная согласно такому способу
JP2013035885A (ja) * 2011-08-03 2013-02-21 Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd リグニン、このリグニンを含有する組成物及びこのリグニンの製造方法
RU2472808C1 (ru) * 2011-08-15 2013-01-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук (ИПХЭТ СО РАН) Способ получения целлюлозы (варианты) и устройство для его осуществления
US8759498B2 (en) 2011-12-30 2014-06-24 Renmatix, Inc. Compositions comprising lignin
WO2016049569A1 (en) 2014-09-26 2016-03-31 Renmatix, Inc. Adhesive compositions comprising type-ii cellulose

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5419999A (en) * 1977-07-11 1979-02-15 Canadian Patents Dev Seperation method of lignin
JPS60173001A (ja) * 1984-02-20 1985-09-06 Jujo Pulp Kk セルロ−ス微粒子体の製造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1007264A (fr) * 1948-03-12 1952-05-05 Traitement de produits végétaux à haute pression, production de sucres, furfurol, extraits tanniques et aliments pour bétail
US3023104A (en) * 1960-07-05 1962-02-27 American Viscose Corp Food compositions incorporating cellulose crystallite aggregates
US3667961A (en) * 1967-09-22 1972-06-06 Santa Ynez Research Farm Process for improving digestibility of feedstuffs for ruminant animals
SU531811A1 (ru) * 1974-12-20 1976-10-15 Всесоюзное Научно-Производственное Объединение Целлюлозно-Бумажной Промышленности "Внпобумпром" Способ получени микрокристаллической целлюлозы
GB2000822B (en) * 1977-07-11 1982-08-11 Canadian Patents Dev Method of rendering lignin separable from cellulose and hemicellulose in lignocellulosic material and the product so produced
FI58346C (fi) * 1979-12-18 1981-01-12 Tampella Oy Ab Foerfarande foer kontinuerlig foersockring av cellulosa av vaextmaterial
FI810523L (fi) * 1980-02-23 1981-08-24 Franz Johann Reitter Foerfarande och anlaeggning foer kontinuerlig hydrolys av cellulosahaltig vaext-biosubstans foer utvinning av socker
US4461648A (en) * 1980-07-11 1984-07-24 Patrick Foody Method for increasing the accessibility of cellulose in lignocellulosic materials, particularly hardwoods agricultural residues and the like
US4395543A (en) * 1981-08-12 1983-07-26 Massachusetts Institute Of Technology Selective solvent extraction of cellulosic material
US4427584A (en) * 1981-08-24 1984-01-24 University Of Florida Conversion of cellulosic fibers to mono-sugars and lignin
CA1141376A (en) * 1981-11-12 1983-02-15 Edward A. De Long Method of rendering lignin separable from cellulose and hemicellulose and the product so produced

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5419999A (en) * 1977-07-11 1979-02-15 Canadian Patents Dev Seperation method of lignin
JPS60173001A (ja) * 1984-02-20 1985-09-06 Jujo Pulp Kk セルロ−ス微粒子体の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE3571649D1 (en) 1989-08-24
US4645541A (en) 1987-02-24
EP0170530B1 (en) 1989-07-19
EP0170530A3 (en) 1986-10-22
EP0170530A2 (en) 1986-02-05
JPS61106601A (ja) 1986-05-24
CA1198703A (en) 1985-12-31
ATE44770T1 (de) 1989-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0582844B2 (ja)
CA1267407B (en) Method of rendering lignin separable from cellulose and hemicellulose and the product so produced
EP0434851B1 (en) Process of obtaining intact and separated lignocellulosic fibre cores and products so obtained
CA1217765B (en) Method of rendering lignin separable from cellulose and hemicellulose in lignocellulosic material and the product so produced
SU1194282A3 (ru) Способ разложени лигноцеллюлозного материала
US2022654A (en) Treatment of cellulosic materials
CA2746783A1 (en) Two-stage process for biomass pretreatment
US8980050B2 (en) Methods for removing hemicellulose
CA1141376A (en) Method of rendering lignin separable from cellulose and hemicellulose and the product so produced
US20150184343A1 (en) Methods for removing hemicellulose
JP2011523349A (ja) バイオマスの処理方法
McMillan Processes for pretreating lignocellulosic biomass: A review
Bułkowska et al. Pretreatment of lignocellulosic biomass
Laxman et al. Bioethanol lignocellulosic biomass
CA1188686A (en) Method of producing celluloses having a low lignin content
US10787766B2 (en) Methods for the production of pulp and hemicellulose
EP0444335A1 (en) Methods for producing bleached, mercerized and unmercerized cellulose and for producing cellulose triacetate therefrom
FI86893C (fi) Foerfarande foer framstaellning av mikrokristallin cellulosa med nedsatta polymerisationsgrad (level off-dp) och glukosloesning ur lignocellulosa material
EP3216917A2 (en) Cellulose production method
CA2313261C (en) Process for preparing a high purity chemical-free microcrystalline cellulose from a chemically produced cellulose
CA1282777C (en) Process to dissociate and extract the lignin and optionally the xylan from the primary wall and middle lamella of lignocellulosic material which retains the structural integrity of the fibre core, and the product so produced
US1581671A (en) Production of pulp and other products from wood
JPS5898093A (ja) セルロ−ス材料の糖化の前処理法
DE68917600T2 (de) Verfahren zur Erhaltung von unversehrten und abgetrennten lignocellulosischen Fasern und hergestellte Produkte.
Martinsson From residues to resource-pretreatment and pulping of forest residues in a biorefinery concept